粮食生产潜力短期预测的“趋势-波动模型”的验证

应用全国、31个省、6个典型地区和16个典型县的数据对粮食生产潜力短期预测的"趋势-波动模型"进行了系统性的验证和讨论。研究结果表明:(1)预测误差大小反映短期生产潜力的预测精度,预测误差大的主要原因是经济发达地区高产农田被大量占用和(或)蔬菜、水果种植面积大幅度增加而短期内使粮食单产下降;(2)小趋势修正方法是"趋势-波动模型"中不可缺少的一部分,它能将大趋势预测不能包括的短期如气象因素、科技投入、社会因素等影响纳入预测中,提高预测精度;(3)就我国近些年来的实际情况而言,越是经济发达的地区短期生产潜力的波动越大;同样发达地区短期潜力存在增加-下降-回升阶段;(4)就短期生产潜力预测精度而言:国家级大于省级、省级大于地区级、地区级大于县级;不同省、不同地区、不同县之间预测精度差别比较大,这与境内气候的互补性和农田抗御自然灾害的能力有关。     

粮食生产潜力短期预测的“趋势-波动模型”的验证

应用全国、31个省、6个典型地区和16个典型县的数据对粮食生产潜力短期预测的"趋势-波动模型"进行了系统性的验证和讨论。研究结果表明:(1)预测误差大小反映短期生产潜力的预测精度,预测误差大的主要原因是经济发达地区高产农田被大量占用和(或)蔬菜、水果种植面积大幅度增加而短期内使粮食单产下降;(2)小趋势修正方法是"趋势-波动模型"中不可缺少的一部分,它能将大趋势预测不能包括的短期如气象因素、科技投入、社会因素等影响纳入预测中,提高预测精度;(3)就我国近些年来的实际情况而言,越是经济发达的地区短期生产潜力的波动越大;同样发达地区短期潜力存在增加-下降-回升阶段;(4)就短期生产潜力预测精度而言:国家级大于省级、省级大于地区级、地区级大于县级;不同省、不同地区、不同县之间预测精度差别比较大,这与境内气候的互补性和农田抗御自然灾害的能力有关。     

粮食产量预测理论、方法与应用Ⅲ.粮食生产潜力中、长期预测理论、模型及其应用

粮食生产潜力中、长期预测的目的是为国家中、长期粮食生产规划提供科学依据。粮食生产潜力中、长期预测的"双向预测理论":从若干个预测模型中选择出2个模型,一个模型预测的未来产量是持续增加的,体现产量持续增加的科技进步力量;另一个模型预测的未来产量是先增加后减少或持续减少的,体现影响产量持续增加的负面综合因素力量。应用结果表明:模型可预测未来1~10年的粮食生产潜力,平均预测误差在5%以内。大量案例证明粮食生产潜力中、长期预测的"双向预测理论"是科学的、方法是通用的、结果是实用的。     

生态平衡施肥追肥预测方法

从全国和各地区追肥比例入手,分析了追肥预测方法的必要性和实践价值。在此基础上,提出生态平衡施肥追肥量确定的"天-地-作物概念模型",重点介绍了在正常年型追肥量基础上如何确定追肥修正系数的方法,包括宏观专家经验方法、微观田间试验方法、根据历年化肥用量波动的确定方法、根据历年单产波动确定的方法、根据氮肥单位用量估算的确定方法;最后归纳出追肥修正系数确定方法的优化过程,并阐述了追肥预报信息化的必要性。结果表明:根据历年化肥用量波动的确定方法和根据历年单产波动确定的方法适合于省级大尺度追肥参数的确定。     

生态平衡施肥模型与目标产量施肥模型比较研究

对目标产量施肥模型特点、弊端和预测施肥量精度等进行了综合研究,并与生态平衡施肥模型进行了比较。结果表明:尽管目标产量施肥模型构建合理,参数获得容易,但参数多,参数易变,参数准确测定困难,参数间存在相互影响关系,模型中没有考虑土壤有效养分平衡或变化,因此,它难以作为精确施肥模型使用;与其相比,生态平衡施肥模型将施肥系统中诸多变量统一在质量守恒定律之下,具有测土施肥模型和肥料效应函数模型的双重功能,参数变异小,参数易于获得和预测施肥量准确等诸多优点。     

粮食估产的“通道-概率模型”的验证

本文应用全国、31个省、6个典型地区和16个典型县的数据对粮食估产的“通道-概率模型”进行了系统性的验证和讨论。研究结果如下：（1）国家级估产由于地域空间尺度足够大,不同地区气象条件对产量影响的互补性强,所以估产误差小,因此国家级可以不使用小趋势修正和气候年型修正;省级、地区级和县级的估产由于同处一个气候区,因此气象条件对产量影响的互补性不强,必须使用小趋势修正和气候年型修正,县级估产还必须增加根据作物适时长势和专家经验的修正。（2）小趋势修正有两个公式：当预测误差小于10%时,使用Y×（1-K）修正;当预测误差大于10%时,使用Y/（1+K）修正。（3）估产单元气候年型可以自动划分,一般分为5级,波动大的预测单元可以使用7级,其中超丰年和超欠年的修正参数必须根据实时气象条件和作物实时长势具体确定。（4）研究表明：“通道-概率”估产理论和方法是科学的、实用的和准确的;在小趋势修正和气候年型修正基础上,如能结合作物长势调查和当地专家经验,估产误差可以达到3%以下。     

粮食估产的“通道-概率模型”的验证

本文应用全国、31个省、6个典型地区和16个典型县的数据对粮食估产的"通道-概率模型"进行了系统性的验证和讨论。研究结果如下:(1)国家级估产由于地域空间尺度足够大,不同地区气象条件对产量影响的互补性强,所以估产误差小,因此国家级可以不使用小趋势修正和气候年型修正;省级、地区级和县级的估产由于同处一个气候区,因此气象条件对产量影响的互补性不强,必须使用小趋势修正和气候年型修正,县级估产还必须增加根据作物适时长势和专家经验的修正。(2)小趋势修正有两个公式:当预测误差小于10%时,使用Y×(1-K)修正;当预测误差大于10%时,使用Y/(1+K)修正。(3)估产单元气候年型可以自动划分,一般分为5级,波动大的预测单元可以使用7级,其中超丰年和超欠年的修正参数必须根据实时气象条件和作物实时长势具体确定。(4)研究表明:"通道-概率"估产理论和方法是科学的、实用的和准确的;在小趋势修正和气候年型修正基础上,如能结合作物长势调查和当地专家经验,估产误差可以达到3%以下。     

粮食产量预测理论、方法与应用Ⅰ.科技进步增产理论、模型及其应用

粮食增产趋势及增产原因是国家制定宏观农业政策和措施的依据。科技进步增产理论是指:气候是波动的,科技是持续进步的,它是粮食多年持续增产的主要驱动力;科技进步增产预测模型是多年平均单产移动的回归方程。全国和东北三省粮食增产潜力案例分析结果表明:科技进步单产加速时间最早的是辽宁省,最晚的是黑龙江省;与全国相比,吉林省和辽宁省科技进步贡献率高于全国平均水平,黑龙江省低于全国平均水平,吉林省最高。本文初步得出以下结论:科技进步增产理论科学、模型实用、预测结果准确。     

粮食产量预测理论、方法与应用Ⅴ.粮食潜力实现率及其评价方法

为说明粮食潜力与估产的关系,定义了"粮食潜力实现率"的概念,它是与粮食潜力预测值相比,当年实际达到或能够达到的百分比,它将潜力值和当年估产值或实际产量结合在一起,可用来评价潜力实际达到的程度,并可反映气候年型。应用结果表明:2010年各省单产和总产潜力平均实现率围绕100%波动,说明科技进步对增产仍然起到支撑作用,而1999—2008年各省单产和总产潜力平均实现率低于100%,说明科技进步对增产作用在减小。因此,粮食潜力实现率可以用来评价粮食增产趋势和科技进步的贡献,其方法实用、误差小。     

粮食产量预测理论、方法与应用Ⅱ.粮食生产潜力短期预测理论、模型及其应用

粮食生产潜力短期预测结果可以检验粮食中长期生产潜力预测的准确性和为国家提供制定粮食生产战略的科学依据。粮食生产潜力短期预测理论即"趋势-波动理论",它建立在粮食或作物"现状生产潜力"概念和"天-人-地概念模型"基础上,预测模型为最佳移动步长条件下的多年单产移动平均趋势模型,实际预测时采用系统预测方法。11个研究案例预测的平均误差为0.77%,最大误差为2.99%,预测精度高。本研究初步结论是:粮食生产潜力短期预测理论和模型是科学和实用的。